Amazon Web Services (AWS), kuantum hata düzeltme maliyetlerini yüzde 90’a kadar azaltabilen birinci nesil kuantum bilgi işlem çipi Ocelot’u tanıttı. California Teknoloji Enstitüsü AWS Kuantum Bilgi İşlem Merkezi tarafından geliştirilen bu çip, hata toleranslı kuantum bilgisayarların geliştirilmesi amacıyla üretildi.
Kuantum bilgisayarlar, klasik bilgisayarlardan farklı olarak hesaplama işlemlerini bitler yerine kuantum bitleri (kübitler) ile gerçekleştiriyor. Kübitler, aynı anda hem 1 hem de 0 değerini taşıyabilen kuantum süperpozisyon özelliğine sahip olup, karmaşık problemlerin çözümünde kullanılıyor.
Ancak kuantum bilgisayarların çevresel faktörlere karşı hassasiyeti nedeniyle hata oranları yüksek olabiliyor. AWS’in geliştirdiği Ocelot çipi, bu hataları minimize etmek için yeni nesil kuantum hata düzeltme yöntemleri kullanıyor.
Ocelot, AWS’in kuantum hata düzeltmeyi daha verimli hale getirmek amacıyla geliştirdiği bir mimariye sahip. Geleneksel yöntemlere kıyasla hata düzeltme için gereken kaynakları 5 ila 10 kat azaltabilme potansiyeline sahip olan çip, kedi kübitleri adı verilen özel bir kübit teknolojisini kullanıyor.
Kedi kübitleri, belirli hata türlerini bastırarak kuantum hata düzeltmesini basitleştiriyor ve kaynak tüketimini düşürüyor. AWS, bu teknoloji ile kuantum bilgisayarların büyük ölçekli üretimi için mikroçip entegrasyonunun mümkün olduğunu gösterdi.
Ocelot çipi, iki entegre silikon mikroçipten oluşuyor ve her biri yaklaşık 1 cm² büyüklüğünde. Çipler, kuantum devresi elemanlarını içeren süper iletken malzeme katmanlarına sahip.
14 temel bileşenden oluşan devre yapısı, 5 kedi kübiti, 5 tampon devre ve 4 hata tespit kübitini içeriyor. Ocelot’un bilgi işlemi için kullandığı osilatörler, Tantal adı verilen süper iletken ince film bir malzemeden üretildi. AWS malzeme bilimcileri, osilatörlerin performansını artırmak için özel bir üretim yöntemi geliştirdi.
AWS Kuantum Donanımı Başkanı Oskar Painter, Ocelot’un kuantum bilgisayarlar için hata düzeltme işlemlerini verimli bir şekilde gerçekleştirdiğini belirtti. Painter, “Pratik kuantum bilgisayarlar geliştirmek için hata düzeltmenin temel bir gereklilik olduğunu düşünüyoruz ve Ocelot bu konuda ilerleme sağlıyor.” dedi.
Ocelot’un hata düzeltme işlemlerini verimli bir şekilde gerçekleştirdiğini kanıtlamak amacıyla gerçekleştirilen deneylerde, çipin mantıksal kübit düzeyinde bilgiyi uzun süre saklayabildiği gözlemlendi.
AWS Uygulamalı Bilimler Direktörü Fernando Brandao, kuantum hata düzeltmenin başarılı olması için fiziksel kübitlerin sürekli olarak iyileştirilmesi gerektiğini ifade etti. Brandao, “Geleneksel üretim yöntemleriyle sınırlı kalamayız. Daha az kusurlu malzemeleri bir araya getirerek daha dayanıklı üretim süreçleri geliştirmemiz gerekiyor.” dedi.
Ocelot’un pratik kuantum bilgi işlem teknolojisine geçiş sürecinde kullanılması hedefleniyor. Ancak, AWS yetkilileri, bu çipin hala bir laboratuvar prototipi olduğunu ve tam ölçekli kuantum bilgisayarlara ulaşmadan önce birçok mühendislik zorluğunun aşılması gerektiğini belirtiyor. AWS, temel araştırmalara ve akademik iş birliklerine yatırım yaparak kuantum bilgi işlem teknolojisini geliştirmeye devam edeceğini açıkladı.
